OFDM/OQAM信號在光纖承載網中的傳輸研究

【摘 要】OFDM/OQAM調制信號不僅具備頻譜效率高、旁瓣泄漏少等眾多優勢和特點，而且由于成型濾波器具有可重構特性，還能夠用以抵消ISI和ICI。基于此，本文簡要介紹了OFDM/OQAM技術原理、光纖傳輸特性，并簡要分析了OFDM/OQAM和OFDM的性能，探討了在光纖承載網中影響OFDM/OQAM調制傳輸情況的因素。

【關鍵詞】OFDM/OQAM信號;光纖;傳輸

引言：

OFDM/OQAM技術是在傳統OFDM技術的基礎上改進而成的，在信號傳輸方面有著優良的性能和優勢。而光纖承載網技術也將會被用于未來5G技術發展研究當中，因此加強對于在光纖承載網當中OFDM/OQAM調制信號的傳輸的研究是十分有必要的。

一、OFDM/OQAM技術原理

相比于OFDM技術，OFDM/OQAM技術由于具備各類不同的原型濾波器，在實際進行信號傳輸的過程中，對于各種符號間的干擾以及碼間干擾有著極強的魯棒性，因此不需要像OFDM信號一樣嚴格滿足復數域的正交條件，僅需要在實數域滿足正交條件即可。在OFDM/OQAM調制信號實際傳輸的中，為進一步確保基帶信號能夠在與之相適宜的光載波上有效傳輸，需要對OFDM/OQAM信號進行相應的變頻處理，即將信號調制到更高頻率的光載波信號或者無線載波信號上，然后再將其送入信道實現信號傳輸。在信號接收一側，需要將接收到的信號送入到相應濾波器組當中，經過濾波操作將其恢復為原始信號，恢復出的原始信號由虛部和實部兩個部分組成[1]。

二、光纖特性

在光傳播的過程中，會受到線性與非線性光學效應的影響，使得光纖發生一定改變。其中線性的光學效應主要是光場物理效應的改變，例如，光纖的色散和衰減。光纖衰減就是在光纖傳播過程中由于吸收、輻射以及散射等情況造成的光能量損耗;光纖色散就是指光信號在傳輸過程中由于波長、頻率成分等不同導致傳播速度差異而對系統造成的影響，由于不同信號的特點不同，因此色散對于信號的影響也存在一定差異。非線性光學效應主要是由于光與光纖介質相互影響而產生的一種物理效應，在傳輸低強度功率的信號時非線性光學效應的影響相對較小甚至可以忽略不計，但是在對光功率較大的信號進行傳輸時，非線性效應可能會導致信號識別失敗[2]。

三、OFDM/OQAM與OFDM性能對比分析

本文通過仿真分析的方式對OFDM/OQAM和OFDM兩種調制技術的頻譜以及帶外抑制性進行對比分析，仿真分析的參數設置如表1所示。經過仿真分析，對二者頻譜情況對比發現OFDM/OQAM技術中每個子載波僅與相鄰子載波發生重疊，而OFDM技術中每個子載波都會發生重疊情況，因此在實際進行信號傳輸的過程中，必須要求OFDM技術中各個子載波嚴格同步，以此避免發生載波間的干擾問題，而且相比之下OFDM技術下的系統頻譜利用率相對較差。經過對二者的帶外抑制性進行對比分析，可以發現OFDM調制的旁瓣泄漏相對較多，而OFDM/OQAM調制的旁瓣泄漏和帶外泄漏都相對較少，OFDM/OQAM技術的優勢相對較為明顯。

四、影響OFDM/OQAM信號在光纖系統中傳輸的因素分析

（一）光纖色散影響

在針對OFDM/OQAM信號在光纖系統中傳輸影響進行分析時，本文選用的色散值為17ps/（km·nm）作為單模光纖色散影響分析的基準，并通過對光纖色散值的控制和調整，對由于色散的增大所產生的傳輸影響進行分析。在本次研究過程中，設置了三種不同的色散值，并通過仿真分析得到不同色散值下的傳輸距離與誤碼率和誤差向量幅度之間的關系。經過分析可知，隨著傳輸距離的增加，誤碼率也在不斷提升，而當誤碼率為10-4時，單模光纖色散值為17ps/（km·nm）時的傳輸距離要大于色散值為20ps/（km·nm），而色散值為23ps/（km·nm）的信號傳輸距離最小。經過對誤差向量幅度的分析可以發現，隨著傳輸距離的增大，三種光纖色散值的誤差向量服務也在不斷增加，而且在傳輸距離相同的情況下，誤差向量幅度的大小會隨著色散值的增加而增加。也就是說，隨著光纖色散強度的增加，系統傳輸性能逐漸下降。

（二）傳輸速率影響

比較不同傳輸速率對系統傳輸的影響時，通過分別采用1Gbps、2Gbps以及3Gbps三種傳輸速率情況下的傳輸距離與誤碼率和誤差向量幅度進行仿真分析，并繪制相應曲線圖，此次仿真分析中，仍以10-4作為最高誤碼率門限進行分析。經過分析能夠得到三種傳輸速率與誤碼率性能以及誤差向量幅度的關系。不難發現，傳輸速率越快的信號其誤碼率越高，當誤碼率達到本文所設定的最高誤碼率門限時，3Gbps速率下的信號傳輸距離最小，而1Gbps速率下的信號傳輸距離最大，說明傳輸速率越快，對信號傳輸所造成的影響越大。對于誤差向量幅度而言，雖然不同傳輸速率下，傳輸距離越大，信號的誤差向量幅度越大，但是經過分析發現，相同傳輸距離情況下，3Gbps速率下的信號其誤差向量幅度最大，這說明傳輸速率越快，信號的誤差向量幅度也就越大。綜上，傳輸速率的增加導致系統性能不斷惡化。

（三）業務用戶影響

本文選擇了FFT分別為512、1024、2048的三個不同用戶A、B、C作為業務用戶仿真模擬分析對象，在進行分析時，仍舊以10-4作為最高誤碼率門限。經過仿真試驗得到不同業務用戶與誤碼率性能以及誤差向量幅度之間的對應關系。經分析可知，當誤碼率達到本文所設定的最高誤碼率門限時，FFT越大的業務用戶，信號的傳輸距離就越短。對于誤差向量幅度而言，在傳輸距離相同的情況下，FFT越大的業務用戶其誤差向量幅度也就越大。這就意味著FFT越大的用戶，相應系統性能越差。

結束語：

綜上所述，OFDM/OQAM信號在光纖承載網中的傳輸效果不僅會受到光纖色散的影響，還會不同程度地受到傳輸速率和業務用戶的影響，其中光纖色散對于OFDM/OQAM信號傳輸效果的影響最為明顯。相信隨著對OFDM/OQAM信號以及光纖承載網的深入研究，我國通信行業將會取得更大的成就。

參考文獻：

[1]唐波，王陽，朱兵，等.基于OFDM-OQAM系統的電力線通信信道特性分析[J].計算技術與自動化，2019，38（03）：28-32+47.

[2]劉永進，陳西宏.OQAM/OFDM系統中基于信道估計的原型濾波器設計[J].系統工程與電子技術，2020，42（01）：191-197.

作者簡介：

陳鑫（1987.06--），男，漢族，江蘇省蘇州市吳江區，碩士研究生，畢業于中國傳媒大學，工程師，研究方向：光纖傳輸與通信技術。

（作者單位：蘇州市吳江區檢驗檢測中心）